У чому розчиняється алюміній? Алюмінію розчинність. Корозія алюмінію в соляній кислоті

Алюмінієві оболонки розчиняють у лугу або азотній кислоті, причому в останньому випадку можливе часткове або повне розчинення сердечник із металевого урану.

Розчинення алюмінію в розчині їдкого натру відбувається за реакцією:

Al+ NaOH+ Н 2 0  NaAlПро 2 + 1,5Н 2 , (3.1)

протікає з тепла 7000 ккал/кг розчиненого алюмінію. При збільшенні концентрації NaOH від 2 до 5 М швидкість розчинення алюмінію зростає приблизно сім разів. Втрати урану при використанні розчинів NaOH з концентрацією до 30% дуже малі, але в 50% розчині швидкість розчинення урану стає помітною. Недоліком цього процесу є виділення вибухонебезпечного газу водню. Для придушення реакції виділення водню реакційну суміш вводять окислювачі: нітрит або нітрат натрію. В цьому випадку реакції розчинення алюмінію протікають за рівняннями:

Al + 0,5 NaOH + 0,5 NaNO 3 + 0,5 H 2 O = NaAlO 2 + 0,5 NH 2 (3.2)

Al + 0,625 NaOH + 0,375 NaNO 3 + 0,25 H 2 O = NaAlO 2 + 0,375 NH 3; (3.3)

Al + 0,85NaOH + 1,05NaNO 3 = NaAlO 2 + 0,9NaNO 2 + 0,15NH 3 + 0,2H 2 O (3.4)

Мінімальне виділення водню відбувається за стехіометричних співвідношеннях останньої реакції. Швидкість розчинення алюмінію зростає із збільшенням температури та концентрації гідроксиду натрію. Наприклад, для розчину, що містить 10%-ний NaOH і 20%-ний NaNO 3 при збільшенні температури від 60 до 100°С лінійна швидкість розчинення алюмінію зростає приблизно в 3 рази. Кристалізація алюмінату натрію залежить від концентрації цієї солі в лугу і може бути запобігти, якщо молярне відношення їдкого натру та алюмінію в розчині дорівнює 1,65:1.

HNO 3 пасивує поверхню алюмінію, і тому розчинення ведуть у присутності каталізатора - нітрату ртуті. Можливими реакціями є:

Al + 6HNO 3 = Al(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O; (3.5)

Al + 4HNO 3 = Al(NO 3) 3 + NO + 2H 2 O; (3.6)

8Al + 30HNO 3 = 8Al(NO 3) 3 +3N 2 O + 15H 2 O 4 (3.7)

2Al + 6HNO 3 = 2Al(NO 3) 3 + 3H 2 (3.8)

У міру того, як утворюється при гідролізі нітрату алюмінію HNO3 взаємодіє з Al, виходять розчини з нестачею кислоти:

Al(NO 3) 3 +3H 2 O=Al(OH)(NO 3) 2 +HNO 3 ; (3.9)

HNO 3 +Al+H 2 O=Al(OH) 2 (NO 3) 3 + сполуки азоту. (3.10)

Для опису процесу розчинення Al 4 М HNO3 прикладена реакція:

Al+3,75HNO3=Al(NO3)3+0,225NO+0,15N2O+0,1125N2+1,875H2O. (3.11)

Однак, деякі дані не підтверджують присутності азоту в продуктах реакції. Вміст водню в газах, що відходять, після конденсатора становить 2 - 8% при концентрації кислоти 1 - 2 М і швидко зростає для розчинів з нестачею кислоти, досягаючи максимуму 23% при нестачі 2 М. Це свідчить про те, що в міру протікання процесу стехіометрія розчину така що реакція з утворенням двоокису азоту поступово згасає на користь інших реакцій. Витрата кислоти для розчинення литих та штампованих стрижнів однаковий. У середньому вона становить 4 – 4,1М HNO3 на 1 М розчиненого Аl. Найменша витрата кислоти 3,8М була отримана при розчиненні штампованого стрижня при 2М нестачі кислоти.

Розчинність гідроксидів А1 в кислих середовищах прямо пропорційна третього ступеня концентрації водневих іонів, а в лужних середовищах обернено пропорційна їй . В ізоелектричній точці гідроксид алюмінію має мінімальну розчинність. По Кольтгофу для А1(ОН)3 ця точка лежить у межах значень pH 6,5-7,5. Для швидкості гідролізу солей алюмінію також існує певний оптимум значень pH, який для концентрацій АБО від 400 до 100 мг/л коливається в межах 4,95-5,40, а граничні значення pH. при яких гідроліз ще протікає, становлять 3 та 6,8.

Зв'язок розчинності з хімічною взаємодією особливо чітко проявляється у системах з комплексоутворенням. Тут можна нагадати широко відомий факт різкого підвищення розчинності молекулярного йоду у воді в присутності йодистого калію внаслідок утворення полііодиду: Ы-К1 = К1з- Хлористий натрій, наприклад, практично нерозчинний в нітробензолі, але в присутності хлористого алюмінію розчинність його різко підвищується ЫаАЮЦ, яка добре розчиняється у тому розчиннику.

Мінімальна розчинність гідроксиду алюмінію лежить у ділянці pH = 6,5+7,5. Осадження гідроксиду алюмінію починається при pH = 3,0 і досягає максимуму при pH = = 7. При подальшому збільшенні pH осад починає розчинятися, що стає помітним при pH = 9.

Сірчанокислий алюміній використовують для очищення каламутних і кольорових вод: очищений - при високій каламутності, неочищений або містить як інгредієнти глини і силікатні матеріали - при низькій каламутності води. Цей коагулянт ефективний в діапазоні значень pH 5-7,5, причому чим вище жорсткість води і нижче її кольоровість, тим вище оптимальні значення pH середовища. Відносно низька вартість, хороша розчинність, відсутність особливих вимог до поводження з сухим та розчиненим продуктом зробили сульфат алюмінію найпоширенішим коагулянтом.

Добуток розчинності HgS у дистильованій воді становить 1,6ХЮ 52, що відповідає залишковій концентрації іонів ртуті в розчині, що дорівнює 2,5X10-21 мг/л. У виробничих стічних водах добуток розчинності HgS трохи більше, основна ж частина сульфіду ртуті знаходиться у воді у вигляді тонкодисперсних колоїдних частинок, виділити які в осад можна коагулюванням стічних вод водним сульфатом алюмінію Al2(S04)3-I8H2O, водним сульфатом заліза вапном СаО, сумішшю цих коагулянтів і т. д.

Таким чином, розчинність гідроксиду алюмінію в лужному середовищі обернено пропорційна концентрації водневих іонів у першому ступені.

При застосуванні розчинних електродів (зазвичай залізних або алюмінієвих) на аноді відбувається анодне розчинення металу, внаслідок чого у воду переходять катіони заліза або алюмінію, що призводять до утворення пластівців гідроксидів. Одночасне утворення пластівців коагулянту і бульбашок газу в обмежених умовах міжелектричного простору створює передумови для надійного закріплення газових бульбашок на пластівцях і інтенсивної,.оагуляції забруднень, що забезпечує ефективність флотаційного процесу. Такі установки називаються електрокоагуляційно-флотаційними. При пропускної спроможностідо 10-15 м3/год установки можуть бути однокамерними, а при більшій пропускній здатності - двокамерними горизонтального або вертикального типу.

Деякі важко розчинні барвники розчиняють разом із содою і обробляють спочатку розчином сірчанокислого алюмінію, та був хлористого барію.

Крім перерахованих розчинних домішок у природних водах містяться у зваженому стані нерозчинні речовини – від грубодисперсних суспензій до колоїдних розчинених сполук. Вони представлені частинками піску, лесу, мулистих речовин і карбонатних порід, водних оксидів алюмінію, заліза, марганцю, а також високомолекулярних гумусових речовин.

Гідратовані іони алюмінію в процесі гідролізу віддають протон від координованої молекули води, утворюючи послідовно комплексні іони [А1 (Н20) 5 (ОН) ]2+ та [А1 (Н20)4 (ОН)2]+, що залишаються в розчині. Коли останній нейтральний комплекс [А1(Н20)з(ОН)з] втрачає воду, утворюється погано розчинний гідроксид алюмінію. Ступінчасто гідролізуються і солі заліза (III). Але, на відміну від солей алюмінію, крім гідроксидів заліза можуть утворюватися і важкорозчинні гідроксосолі.

2

У розведеній кислоті розчинність А12(804)з вище, ніж у чистій воді, але з подальшим збільшенням концентрації Н2Б04 розчинність різко знижується, досягаючи 1% у 60%-ній сірчаній кислоті. У міцнішій кислоті розчинність сульфату алюмінію знову підвищується.

Свіжоосаджені фосфати алюмінію та заліза можуть засвоюватися рослинами, але при старінні опадів вони кристалізуються і стають менш розчинними та слабодоступними для рослин. Тому фосфорна кислота в червоноземах і дерново-підзолистих ґрунтах закріплюється дуже міцно і значно сильніше, ніж у сероземах та чорноземах.

З викладеного видно, що розчинність гідроксиду алюмінію в кислому середовищі прямо пропорційна третьому ступеню концентрації водневих іонів [Н+]3, а в лужному - обернено пропорційна [Н+].

У кислих розчинах із надлишком алюмінію найбільш стійкою твердою фазою є основний фосфат алюмінію. Якщо значення pH більше, ніж pH, що відповідає мінімуму розчинності фосфату (pH = 6), то основна сіль гідролізується до гідроксиду алюмінію, на поверхні якого сорбується фосфат. При великій концентрації фосфату виділяється в осад таранакіт, який переходить у середню сіль, якщо pH системи зростає.

Поліакриламід - біла аморфна, добре розчинна у воді речовина, що містить іоногенні групи; при гідролізі утворює акрилову кислоту та її солі. Механізм дії ПАА заснований на адсорбції молекул на частинках домішок води, гідроксидів алюмінію або заліза (III), що утворюються при гідролізі солей - коагулянтів. Завдяки витягнутій формі молекули адсорбція відбувається у різних місцяхз декількома частинками гідроксиду, внаслідок чого останні зв'язуються полімерними містками у важкі, великі та міцні агрегати (глобули).

Тільки зразки, що мають обмежену розчинність у воді (у=38), утримуються деревною целюлозою в кількості 60 %. Додавання сірчанокислого алюмінію викликає повне утримання КМЦ, причому воно не залежить від стехіометричного співвідношення між кількістю А13+, необхідного для повного утримання КМЦ, і кількістю ОСН2СОО -груп, присутніх в КМЦ. Інакше висловлюючись, утримання -КМЦ обумовлюється як отриманням нерозчинної алюмінієвої солі, а й електростатичної адсорбцією між позитивно зарядженої А1-КМЦ і негативно зарядженими волокнами целюлози.

Розроблено нова технологіяз використанням розчинних кількостей хлориду алюмінію у високотемпературному процесі алкілнування бензолу пропіленом.

У цьому розділі розглянуто взаємодію між алюмінієм (III) та фосфатом у широкій області концентрацій та pH. Для того щоб дати характеристику реакцій між розчиненими частинками та розчинними фазами, була вивчена розчинність опадів фосфату алюмінію. Крім того, були ідентифіковані розчинні та нерозчинні продукти реакцій між алюмінієм (III) та фосфатом та визначено розподіл їх концентрацій у широкій області pH та концентрацій Р та А1. Ці дослідження проводили з використанням чистих розчинів фосфатів алюмінію певного складу. Інших диспергованих твердих фаз у системі, що вивчається, крім тих, що осаджувалися при взаємодії між алюмінієм і фосфатом або в результаті зміни pH, не було.

У спрощеному вигляді можна вважати, що осадження залізом і алюмінієм багато в чому дуже схоже і що визначальними факторами і в тому, і в іншому випадку є розчинність і співвідношення концентрацій іона доданого металу Ме і присутній ортофосфату. Процес осадження іонами кальцію сильно залежить від pH, тому, розраховуючи необхідну кількість солі кальцію, необхідно враховувати лужність стічної води.

Солі заліза як коагулянти мають ряд переваг перед солями алюмінію: краща дія при низьких температурах води; більше широка областьоптимальних значень pH середовища; велика міцність та гідравлічна крупність пластівців; можливість використовувати для вод із ширшим діапазоном сольового складу; здатність усувати шкідливі запахи та присмаки, зумовлені присутністю сірководню. Однак є й недоліки: освіта при реакції катіонів заліза з деякими органічними сполуками, що сильно фарбують розчинних комплексів; сильні кислотні властивості, що посилюють корозію апаратури; менш розвинена поверхня пластівців.

При значному вмісті в ґрунті обміннопоглинених іонів водню та алюмінію (наприклад, у дерново-підзолистих ґрунтах та червоноземах) багато властивостей його також погіршуються. Іони водню не диспергують ґрунтові колоїди, але, вступаючи в поглинений стан, викликають поступове руйнування мінералів, що входять до складу ґрунтового поглинаючого комплексу. В результаті ґрунт збіднюється колоїдною фракцією, погіршується її структура та зменшується ємність поглинання. Крім того, іони алюмінію та водню з поглиненого стану витісняються в розчин в обмін на катіони розчинних солей. Висока концентрація в розчині іонів водню та алюмінію надає шкідливу дію на розвиток рослин.

Останніми роками почали застосовувати метод отримання коагулянтів в електролізерах з розчинними електродами, що називається методом електрокоагуляції. Сутність методу полягає в анодному розчиненні металів, переважно алюмінію та заліза, у водних середовищах під впливом електричного струмуз подальшим утворенням гідроксидів. Цей метод дозволяє проводити ефективне очищення води від суспензій мінерального, органічного та біологічного походження, колоїдів та речовин у молекулярному чи іонному стані. Електрокоагуляція має суттєві переваги перед реагентними методами: компактністю установки, простотою обслуговування та можливістю повної автоматизації. Цей метод є перспективним для використання на невеликих автономних об'єктах (на судах річкового флоту, для малих селищ та ін.).

Негативна дія високої кислотності значною мірою пов'язана зі збільшенням розчинності сполук алюмінію та марганцю у ґрунті. Підвищений вміст їх у розчині погіршує розвиток рослин навіть сильніший, ніж надлишок іонів водню.

Рівняння (4.17) було вирішено методом спроб і помилок для значення pH, що відповідає мінімуму розчинності фосфату, близько 6. При рН [...]

При дослідженні гідролізу в системі Ре2(504)з-А1203-Н20 при 100 °С встановлено, що зі збільшенням кількості оксиду алюмінію в системі вихід заліза в осад основної солі підвищується, досягаючи 98% при масовому відношенні А1203/Ре2(504)3 = 0,111 та 90 % НГО. У розчині оксид алюмінію внаслідок хімічної взаємодії перетворюється на розчинні основні сульфати алюмінію. Зі збільшенням вмісту сульфату заліза(III) у системі кількість оксиду алюмінію, що прореагував, підвищується і при масовому відношенні А1203/Ре2(804)з = 3 і 40 % Н20 досягає 91 %.

Перебіг процесу коагуляції значною мірою залежить від pH середовища. При додаванні до води розчину коагулянту сірчанокислого алюмінію цровиходить гідроліз з утворенням колоїдного гідроксиду алюмінію. Оптимальною величиною для стічних вод даного каталізаторного цвиробництва є рН = 7,5-8,5. На рис.1 представлена ​​залежність ступеня очищення стічних вод із вмістом завислих речовин 1200 мг/л від pH.

Зі збільшенням дози 50% сірчаної кислоти в межах 80-100% стехіометричного кількості при температурі 120°С і тривалості процесу 1,5 год ступінь розкладання гідроксиду алюмінію зростає. Так, для дози кислоти 83,3 % (мол. відношення 503/А1203 = ло = 2,5) ступінь розкладання гідроксиду алюмінію становить 92,4 %, тоді як для дози 90 % (цо = 2,7) у зазначених умовах гідроксид повністю розклався. Розкладання гідроксиду алюмінію при неповній дозі сірчаної кислоти можна пояснити взаємодією гідроксиду з сульфатом алюмінію з утворенням основних розчинних солей алюмінію, що більш докладно обговорюється нижче.

Електрохімічний метод має такі переваги перед реагентним: зниження навантаження на знесолюючі установки, оскільки при його використанні у воду не надходять розчинні солі, а алюміній, що дозується, повністю видаляється з води в процесі її попереднього очищення. Метод знекремування води в електролізерах з алюмінієвим анодом може бути рекомендований для попередньої підготовкиводи у схемах водопідготовки на ТЕЦ та інших промислових підприємствах.[ ...]

Для активування зазвичай використовують 1,5% (у перерахунку на БЮг) розчини силікату натрію при ступені нейтралізації лужності 80-85%. У разі застосування активного хлору, ступінь нейтралізації розчинного скла підвищують до 100% і навіть вводять деякий надлишок його. Після змішування реагентів золь деякий час «визріває», а потім розбавляють водою до вмісту 5Ю2 менше 1%. Найбільш перспективним способом приготування активної кремнієвої кислоти є обробка рідкого скла хлором і сульфатом алюмінію, які зазвичай використовуються в процесах очищення води.

При взаємодії із ґрунтовим покривом посилюються процеси вилуговування біогенів. При pH […]

Доменні та мартенівські шлаки виходять як відходи при виплавці чавуну та сталі та мають різний склад: СаО – 30-50%; Si02-12-37; А1203-Ю-15; MgO-2-10; МпО -0,4-5,6; Р205 – 0,1-3,5; S – 0,1 – 4,5%. У більшості випадків вони вимагають попереднього розмелювання. Більшість кальцію в шлаках знаходиться у вигляді менш розчинних кремнекислих сполук (CaSiO3 і Ca2Si04), тому тонина їх розмелювання повинна бути дрібнішою, ніж вапняного борошна. За нейтралізуючою здатністю основні шлаки (з вмістом CaO + MgO понад 40%) близькі до вуглекислого вапна. Ефективність їх часто вища, ніж вапна. Це пояснюється присутністю в шлаках магнію, фосфору, марганцю, сірки та інших елементів живлення рослин. Крім того, кремнієва кислота, що міститься в них, може зменшувати кількість рухомого алюмінію в грунтах і сприяти кращому засвоєнню фосфору рослинами. Для дерново-підзолистих ґрунтів у районах, близько розташованих від металургійних заводів, доменні шлаки, багаті на вапно, є цінним добривом.

З'єднання фтору є ще однією групою специфічних речовин, присутність яких встановлено в атмосферному повітрі ряду населених місцьі які можуть вплинути на здоров'я людини. В атмосферному повітрі виявлені різні фтористі сполуки – від порівняно добре розчинних у рідких середовищах організму до абсолютно нерозчинних; від вкрай дратівливого та корозійного фтористого водню до відносно інертних сполук. Основними промисловими процесами, що супроводжуються викидом в атмосферу фтористих сполук, є виробництво штучних добрив, виробництво алюмінію та деякі способи виробництва сталі.

Прибавка врожаю від вапна та мінеральних добрив при спільному їх внесенні здебільшого буває значно вищою від суми добавок від роздільного використання цих добрив. Особливо різко підвищується при вапнуванні ефективність фізіологічно кислих аміачних та калійних добрив. Ці добрива при систематичному внесенні на малобуферних кислих дерново-підзолистих ґрунтах викликають подальше їх підкислення. Тому при систематичному внесенні таких добрив на невапнованому грунті збільшення урожаю поступово знижуються, а в наступні роки в результаті сильного підкислення грунту врожай може бути нижче, ніж на контролі. Позитивний вплив вапна на ефективність фізіологічно кислих форм мінеральних добрив сильніше проявляється при внесенні їх під культури, чутливі до підвищеної кислотності (буряк, кукурудза, пшениця), і менше або зовсім не виявляється при; застосування під культури, стійкі до кислої реакції. Дія вапнування на ефективність фосфорних добрив залежить від властивостей ґрунту та форм цих добрив. Ефективність розчинних фосфорних добрив [наприклад, суперфосфату Са(Н2Р04)2] на сильнокислих ґрунтах із значним вмістом рухомих сполук алюмінію та заліза від вапнування помітно повизнеться. При внесенні вапна в нормальній дозі рухливі сполуки алюмінію та заліза переходять у нерозчинні форми, тому зменшується хімічне закріплення ними фосфору суперфосфату та підвищується використання його рослинами.

При визначенні концентрації домішок у питній та природній воді приділяють увагу обсягу нітратів, сульфатів, нітритів, хлоридів, забуваючи про алюміній – найбільш поширений у природі металі. За звичайних умов алюміній у воді розчиняється з утворенням різних сполук, що активно реагує з іншими домішками. Внаслідок чого субстанція насичується гідрохлоридом алюмінію, солями та іншими сполуками. А це призводить до зміни якості води – погіршення хімічного складу, органолептичних властивостей, мікробіологічних, бактеріальних показників.
Офіційна ГДК алюмінію у воді для пиття та природних водойм розрахована ВООЗ та природоохоронними організаціями. Але цей параметр не враховує численні шляхи надходження у природні джерела та організм людини металу. Тому точне визначення алюмінію у воді має важливе значення.

Алюміній у природних водоймах

Природне насичення води металом відбувається за рахунок влучення в неї алюмосилікатів та деяких сортів глини. Після їх розчинення починається взаємодія алюмінію з водою, що прямо залежить від її pH. Розчинення за природних умов відбувається повільно, але завжди з виділенням гідроксиду, бокситу, гідрохлориду та інших сполук. Містяться речовини і сам алюміній і в морській воді, і в річковій. Але це за нормальних умов.

У природні води метал потрапляє з:

• стоками технічних та побутових вод;
• стоками хімічних виробництв (будь-яке виробництво збільшують концентрацію алюмінію в стічній водіу 2-5 разів);
• будівельними зливами та викидами.

З кожним роком таких викидів у навколишнє середовищестає дедалі більше, а контролю над ступенем їх забруднення дедалі нижче. У брудних стоках з великим вмістом домішок та суспензій розчинність у воді алюміній проходить швидше. У водоймища він потрапляє у вигляді виважених форм, іонів і колоїдів. Саме іони і оксиди мають підвищену токсичність. Вони надають згубний вплив більшість живих організмів, що у природних джерелах. Відповідно до норм, концентрація алюмінію у природних водах має перевищувати 0.5 мг/дм3.

Алюміній у питній воді

Найпоширеніший на планеті метал обов'язково утримуватиметься і в питній воді. Відповідно до нормативів та вимог ГОСТ алюміній у воді повинен містити в обсязі:

• не більше 0.5 мг/л у водопровідній субстанції;
• в межах 0.2-0.3 мг/л у бутильованій воді;
• у межах 0.1-0.2 мг/л у фільтрованій воді.

Щодня в організм людини має надходити металу трохи більше 90 мг. Але після завершення реакції алюмінію з водою, в ній з'являються і токсичні домішки. Тому водопровідну, як і колодязну, свердловинну субстанцію, слід перевіряти на концентрацію небезпечних домішок та компонентів. Нижче наведено таблицю ГДК алюмінію у питній воді та інших важливих для здоров'я людини речовини.

Чому варто пити воду із мінімальною концентрацією алюмінію?

З'ясувавши звідки у воді утворюється алюміній, варто зупинитися на інших шляхах його потрапляння в організм. Це допоможе контролювати добову норму металу. Основний обсяг хімічного елемента надходить із їжею.
Міститься метал і в:

• косметичні препарати;
• посуд із однойменного металу;
• лікарських засобів;
• дезодорантах та ін.

При нормативному вмісті алюмінію у питній воді вплив на організм нічого очікувати. При надмірній концентрації страждає нервова система, знижується пам'ять, з'являються депресія та дратівливість. Наслідки настають не відразу. Це з тим, що не весь обсяг металу засвоюється організмом. Вчені також довели, що великий вміст алюмінію у воді призводить до неврологічним хвороб та порушення кальцієво-фосфорного обміну, що гальмує вироблення гемоглобіну. Тому рекомендують вживати питну субстанцію з обсягом металу трохи більше 0.3 мг/л. За такого вмісту розчиненого алюмінію у воді добове споживання не перевищить 50 мг/л. Для очищення використовують побутові системи, що фільтрують.

Очищення вод шляхом коагуляції

Щоб з кранів текла придатна для пиття або технічних потреб рідина, її потрібно очищати. Цю процедуру повинні проходити і підземні, і поверхневі води перед уживанням. Вище описано, що відбувається при взаємодії алюмінію з водою – утворюється неприємний запах, небажані домішки, субстанція каламутніє, утворюється осад. Погіршуючи органолептичні якості рідини, деякі сполуки металу можуть бути відмінними коагулянтами - елементи, що зв'язують небезпечні та непотрібні в субстанції частинки. Їх ефективно використовують у разі підвищення якості рідини у системах водопідготовки.

Найчастіше застосовують сульфат алюмінію для очищення води для будь-яких потреб. Найбільш активний коагулят серед кислотністю 4.4-6.1 pH. Але застосовують і до субстанцій pH від 7 до 8. Процедура водопідготовки наступна:

• додавання сульфат алюмінію до рідини;
• змішування середовищ - повне перемішування відбувається протягом 1-3 хвилин;
• коагуляція, при якій середовище переходить з одного резервуара до іншого (процес триває від 30 хвилин до 1 години);
• осідання пов'язаного осаду;
• фільтрація очищеного середовища.

На даний момент очищення води алюмінієм - доступний і ефективний спосібвидалення рідин зважених частинок. У ході коагуляції спостерігається і виведення гідрокарбонатів та карбонатів натрію та кальцію. По завершенню процедури водопідготовки споживач отримує чисту воду, що приємно пахне.

Вперше алюміній було отримано лише на початку ХІХ століття. Зробив це фізик Ганс Ерстед. Свій експеримент він проводив з амальгамою калію, хлоридом алюмінію та .

До речі, назва цього сріблястого матеріалу походить від латинського слова «квасці», бо саме з них видобувається цей елемент.

Квасці

Квасці – це природні мінерали на основі металів, які поєднують у своєму складі солі сірчаної кислоти.

Раніше вважався дорогоцінним металом і коштував на порядок дорожче за золото. Пояснювалося це тим, що метал досить складно відокремити від домішок. Тож дозволити собі прикраси з алюмінію могли лише багаті та впливові люди.

Японська прикраса з алюмінію

Але в 1886 році Чарльз Холл вигадав метод з видобутку алюмінію в промисловому масштабі, що різко здешевило цей метал і дозволило застосовувати його в металургійному виробництві. Промисловий метод полягав у електролізі розплаву кріоліту, у якому розчинено оксид алюмінію.

Алюміній – дуже затребуваний метал, адже саме з нього виготовляються багато речей, якими людина користується у побуті.

Застосування алюмінію

Завдяки ковкості та легкості, а також захищеності від корозії, алюміній є цінним металом у сучасній промисловості. З алюмінію виготовляють не тільки кухонний посуд - він широко використовується в авто- та авіабудівництві.

Також алюміній є одним із найдешевших і економічних матеріалів, тому що його можна використовувати нескінченно, переплавляючи непотрібні алюмінієві предмети, наприклад, банки.

Алюмінієві банки

Металевий алюміній безпечний, але його сполуки можуть токсично впливати на людину і тварин (особливо хлорид, ацетат і сульфат алюмінію).

Фізичні властивості алюмінію

Алюміній - досить легкий метал сріблястого кольору, який може утворювати сплави з більшістю металів, особливо з міддю та кремнієм. Також він дуже пластичний, його легко можна перетворити на тонку пластинку або фольгу. Температура плавлення алюмінію = 660 °C, температура кипіння - 2470 °C.

Хімічні властивості алюмінію

За кімнатної температури метал покривається міцною плівкою оксиду алюмінію Al₂O₃, яка захищає його від корозії.

З окислювачами алюміній практично не реагує через оксидну плівку, що захищає його. Однак її можна легко зруйнувати, щоб метал виявив активні відновлювальні властивості. Зруйнувати оксидну плівкуалюмінію можна розчином або розплавом лугів, кислотами або за допомогою хлориду ртуті.

Завдяки відновлювальним властивостям алюміній знайшов застосування у промисловості - отримання інших металів. Цей процес називається алюмотермією. Така особливість алюмінію полягає у взаємодії із оксидами інших металів.

Алюмотермічна реакція за участю оксиду заліза (III)

Наприклад, розглянемо реакцію з оксидом хрому:

Cr₂O₃ + Al = Al₂O₃ + Cr.

Алюміній добре вступає у реакцію із простими речовинами. Наприклад, з галогенами (за винятком фтору) алюміній може утворити йодид, хлорид або бромід алюмінію:

2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃

З іншими неметалами, такими як фтор, сірка, азот, вуглець і т.д. алюміній може реагувати лише при нагріванні.

Також сріблястий метал вступає у реакцію та зі складними хімічними речовинами. Наприклад, з лугами він утворює алюмінати, тобто комплексні з'єднання, які активно використовуються в паперовій та текстильної промисловості. Причому реакцію вступає як гідроксид алюмінію

Al(ОН)₃ + NaOH = Na),

так і металевий алюміній або оксид алюмінію:

2Al + 2NaOH + 6Н₂О = 2Na + ЗН₂.

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O = 2Na

З агресивними кислотами (наприклад, із сірчаною та соляною) алюміній реагує досить спокійно, без запалення.

Якщо опустити шматочок металу в соляну кислоту, то піде повільна реакція – спочатку розчинятиметься оксидна плівка – але потім вона прискориться. Алюміній розчиняється у соляній кислоті з виділенням ртуті протягом двох хвилин, а потім добре промити. В результаті вийде амальгама, сплав ртуті та алюмінію:

3HgCI₂ + 2Al = 2AlCI₃ + 3Hg

Причому вона не утримується на поверхні металу. Тепер, опустивши очищений метал у воду, можна спостерігати повільну реакцію, що супроводжується виділенням водню та утворенням гідроксиду алюмінію:

2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂.

Алюмінія – руйнування металу під впливом довкілля.

Для реакції Al 3+ +3e → Al стандартний електродний потенціал алюмінію становить -1,66.

Температура плавлення алюмінію – 660 °C.

Щільність алюмінію – 2,6989 г/см 3 (за нормальних умов).

Алюміній, хоч і є активним металом, відрізняється досить добрими корозійними властивостями. Це можна пояснити здатністю пасивуватися у багатьох агресивних середовищах.

Корозійна стійкість алюмінію залежить від багатьох факторів: чистоти металу, корозійного середовища, концентрації агресивних домішок у середовищі, температури тощо. Сильне впливає рН розчинів. Оксид алюмінію на поверхні металу утворюється лише в інтервалі рН від 3 до 9!

Дуже сильно впливає корозійну стійкість Al його чистота. Для виготовлення хімічних агрегатів, обладнання використовують тільки метал високої чистоти (без домішок), наприклад, алюміній марки АВ1 і АВ2.

Корозія алюмінію немає тільки в тих середовищах, де на поверхні металу утворюється захисна оксидна плівка.

При нагріванні алюміній може реагувати з деякими неметалами:

2Al + N 2 → 2AlN – взаємодія алюмінію та азоту з утворенням нітриду алюмінію;

4Al + 3С → Al 4 З 3 – реакція взаємодії алюмінію з вуглецем з утворенням карбіду алюмінію;

2Al + 3S → Al 2 S 3 – взаємодія алюмінію та сірки з утворенням сульфіду алюмінію.

Корозія алюмінію на повітрі (атмосферна корозія алюмінію)

Алюміній при взаємодії з повітрям перетворюється на пасивний стан. При дотику чистого металу з повітрям на поверхні алюмінію миттєво з'являється тонка захисна плівка оксиду алюмінію. Далі зростання плівки сповільнюється. Формула оксиду алюмінію – Al 2 O 3 чи Al 2 O 3 H 2 O.

Реакція взаємодії алюмінію з киснем:

4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3 .

Товщина цієї оксидної плівки становить від 5 до 100 нм (залежно від умов експлуатації). Оксид алюмінію має гарне зчеплення з поверхнею, задовольняє умову суцільності оксидних плівок. При зберіганні складі, товщина оксиду алюмінію лежить на поверхні металу становить близько 0,01 – 0,02 мкм. При взаємодії із сухим киснем – 0,02 – 0,04 мкм. При термічній обробці алюмінію товщина оксидної плівки може досягати 0,1 мкм.

Алюміній досить стійкий як на чистому сільському повітрі, так і перебуваючи в промисловій атмосфері (що містить пари сірки, сірководень, газоподібний аміак, сухий хлороводень тощо). Т.к. на корозію алюмінію в газових середовищах не впливають сірчисті сполуки – його застосовують виготовлення установок переробки сірчистої нафти, апаратів вулканізації каучуку.

Корозія алюмінію у воді

Корозія алюмінію майже не спостерігається при взаємодії із чистою прісною, дистильованою водою. Підвищення температури до 180 ° С особливого впливу не має. Гаряча водяна пара на корозію алюмінію впливу також не надає. Якщо у воду, навіть за кімнатної температури, додати трохи лугу – швидкість корозії алюмінію в такому середовищі трохи збільшиться.

Взаємодія чистого алюмінію (не покритого оксидною плівкою) з водою можна описати за допомогою рівняння реакції:

2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 .

При взаємодії із морською водою чистий алюміній починає корродировать, т.к. чутливий до розчинених солей. Для експлуатації алюмінію в морській воді до його складу вводять невелику кількість магнію та кремнію. Корозійна стійкість алюмінію та його сплавів, при впливі морської води, значно знижується, якщо до складу металу входитиме мідь.

Корозія алюмінію в кислотах

З підвищенням чистоти алюмінію його стійкість у кислотах збільшується.

Корозія алюмінію у сірчаній кислоті

Для алюмінію та його сплавів дуже небезпечна сірчана кислота(має окисними властивостями) середніх концентрацій. Реакція з розведеною сірчаною кислотою описується рівнянням:

2Al + 3H 2 SO 4 (розб) → Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 .

Концентрована холодна сірчана кислота не впливає. А при нагріванні алюміній корродує:

2Al + 6H 2 SO 4 (конц) → Al 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O.

При цьому утворюється розчинна сіль – сульфат алюмінію.

Al стійок в олеумі (димна сірчана кислота) при температурах до 200 °С. Завдяки цьому його використовують для виробництва хлорсульфонової кислоти (HSO 3 Cl) та олеуму.

Корозія алюмінію в соляній кислоті

У соляній кислоті алюміній або його метали швидко розчиняються (особливо при підвищенні температури). Рівняння корозії:

2Al + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2 .

Аналогічно діють розчини бромистоводневої (HBr), плавикової (HF) кислот.

Корозія алюмінію в азотній кислоті

Концентрований розчин азотної кислоти відрізняється високими окисними властивостями. Алюміній в азотній кислоті за нормальної температури виключно стійкий (стійкість вища, ніж у нержавіючої сталі 12Х18Н9). Його навіть використовують для виробництва концентрованої азотної кислоти методом прямого синтезу

При нагріванні корозію алюмінію в азотній кислоті проходить реакції:

Al + 6HNO 3 (конц) → Al (NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O.

Корозія алюмінію в оцтовій кислоті

Алюміній має досить високу стійкість до впливу. оцтової кислотибудь-яких концентрацій, але якщо температура не перевищує 65 °С. Його використовують для виробництва формальдегіду та оцтової к-ти. За більш високих температур алюміній розчиняється (виняток становлять концентрації кислоти 98 – 99,8%).

У бромової, слабких розчинах хромової (до 10%), фосфорної (до 1%) кислот при кімнатній температурі алюміній стійкий.

Слабкий вплив на алюміній та його сплави мають лимонна, масляна, яблучна, винна, пропіонова кислоти, вино, фруктові соки.

Щавлева, мурашина, хлорорганічні кислоти руйнують метал.

На корозійну стійкість алюмінію дуже сильно впливає пароподібна та крапельнорідка ртуть. Після недовгого контакту метал та його сплави інтенсивно корродирують, утворюючи амальгами.

Корозія алюмінію в лугах

Луги легко розчиняють захисну оксидну плівку на поверхні алюмінію, він починає реагувати з водою, внаслідок чого метал розчиняється із виділенням водню (корозія алюмінію з водневою деполяризацією).

2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2;

2(NaOH H 2 O) + 2Al → 2NaAlO 2 + 3H 2 .

Утворюються алюмінати.

Також оксидну плівку руйнують солі ртуті, міді та іони хлору.